Une percée dans la sélection du riz pour nourrir des milliards de personnes
Une équipe internationale a réussi à propager une souche commerciale de riz hybride sous forme de clone par le biais de graines avec une efficacité de 95 %. Cela pourrait réduire le coût des semences de riz hybride et permettre aux agriculteurs à faible revenu du monde entier d'accéder à des souches de riz à haut rendement et résistantes aux maladies. Ces travaux ont été publiés le 27 décembre dans Nature Communications.
Imtiyaz Khanday et Venkatesan Sundaresan photographiés avec des plants de riz clonés dans une serre du campus de l'UC Davis. Leurs travaux ont permis de réaliser une percée dans le domaine de l'apomixie, en propageant une variété de riz hybride sous forme de graines clonales.
Karin Higgins/UC Davis
Les hybrides de première génération de plantes cultivées présentent souvent des performances supérieures à celles de leurs souches parentales, un phénomène appelé vigueur hybride. Mais ce phénomène ne persiste pas si les hybrides sont croisés pour une deuxième génération. Ainsi, lorsque les agriculteurs veulent utiliser des variétés de plantes hybrides très performantes, ils doivent acheter de nouvelles semences chaque saison.
Le riz, qui est la culture de base de la moitié de la population mondiale, est relativement coûteux à sélectionner en tant qu'hybride pour une amélioration du rendement d'environ 10 %. Cela signifie que les avantages des hybrides de riz n'ont pas encore atteint de nombreux agriculteurs dans le monde, a déclaré Gurdev Khush, professeur émérite adjoint au département des sciences végétales de l'université de Californie, à Davis. Travaillant à l'Institut international de recherche sur le riz de 1967 jusqu'à sa retraite à l'UC Davis en 2002, M. Khush a dirigé les efforts visant à créer de nouvelles variétés de riz à haut rendement, travail pour lequel il a reçu le prix mondial de l'alimentation en 1996.
Une solution consisterait à propager les hybrides sous forme de clones qui resteraient identiques d'une génération à l'autre sans autre forme de sélection. De nombreuses plantes sauvages peuvent produire des graines qui sont des clones d'elles-mêmes, un processus appelé apomixie.
"Une fois que vous avez l'hybride, si vous pouvez induire l'apomixie, alors vous pouvez le planter chaque année", a déclaré Khush.
Cependant, le transfert de l'apomixie à une plante cultivée majeure s'est avéré difficile à réaliser.
Un pas vers les semences hybrides clonées
En 2019, une équipe dirigée par le professeur Venkatesan Sundaresan et le professeur adjoint Imtiyaz Khanday des départements de biologie végétale et de sciences végétales de l'UC Davis a réalisé l'apomixie chez les plants de riz, avec environ 30 % des graines étant des clones.
Sundaresan, Khanday et leurs collègues en France, en Allemagne et au Ghana ont maintenant atteint une efficacité clonale de 95 %, en utilisant une souche commerciale de riz hybride, et ont montré que le processus pouvait être maintenu pendant au moins trois générations.
Le processus en une seule étape consiste à modifier trois gènes appelés MiMe qui font passer la plante de la méiose, le processus utilisé par les plantes pour former des ovules, à la mitose, au cours de laquelle une cellule se divise en deux copies d'elle-même. Une autre modification génétique induit l'apomixie. Le résultat est une graine qui peut se transformer en une plante génétiquement identique à son parent.
Cette méthode permettrait aux semenciers de produire des semences hybrides plus rapidement et à plus grande échelle, ainsi que de fournir des semences que les agriculteurs pourraient conserver et replanter d'une saison à l'autre, a déclaré M. Khush.
"L'apomixie chez les plantes cultivées fait l'objet de recherches dans le monde entier depuis plus de 30 ans, car elle peut rendre la production de semences hybrides accessible à tous", a déclaré Sundaresan. "L'augmentation des rendements qui en résulte peut aider à répondre aux besoins mondiaux d'une population croissante sans avoir à augmenter l'utilisation des terres, de l'eau et des engrais à des niveaux insoutenables."
Les résultats pourraient être appliqués à d'autres cultures alimentaires, a déclaré Sundaresan. En particulier, le riz est un modèle génétique pour d'autres cultures céréalières, notamment le maïs et le blé, qui constituent ensemble les principales denrées alimentaires de base dans le monde.
Khush a rappelé qu'il avait organisé en 1994 une conférence sur l'apomixie dans la sélection du riz. Lorsqu'il est retourné à UC Davis en 2002, il a donné un exemplaire des actes de la conférence à Sundaresan.
"C'est un projet de longue haleine", a-t-il déclaré.
Les coauteurs de l'article sont : Aurore Vernet, Donaldo Meynard, Delphine Meulet, Olivier Gibert, Ronan Rivallan, Anne Cecilé Meunier, Julien Frouin, James Tallebois, Daphné Autran, Olivier Leblanc et Emmanuel Guiderdoni, CIRAD et Université de Montpellier, France ; Qichao Lian et Raphael Mercier, Max Planck Institute for Plant Breeding Research, Cologne, Allemagne ; Matilda Bissah, CSIR Plant Genetics Resources Research Institute, Ghana ; et Kyle Shankle, UC Davis. Khush n'est pas un auteur du nouvel article.
Ces travaux ont été financés en partie par l'Innovative Genomics Institute et le Fonds France-Berkeley.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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